500 kV主變壓器懸浮放電引起局部放電量超標(biāo)研究

晉 濤，郭瑞宙，牛 曙

（國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

500 kV主變壓器懸浮放電引起局部放電量超標(biāo)研究

晉 濤，郭瑞宙，牛 曙

（國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

指出了變壓器局部放電量過大會嚴(yán)重影響變壓器的安全運行和使用壽命。以山西省新建的500 kV變電站1號、2號主變壓器6臺單相變壓器局部放電量超標(biāo)為例，通過分析、研究和利用紫外成像檢測技術(shù)發(fā)現(xiàn)變壓器套管法蘭盤與升高座之間非有效連接引起法蘭盤表面放電，從而導(dǎo)致局部放電量超標(biāo)，提出了針對性的解決方案，重新試驗后發(fā)現(xiàn)局部放電量在正常范圍內(nèi)，放電現(xiàn)象消失。

變壓器；局部放電；高壓套管

0 引言

山西省新建的某500 kV變電站1號、2號主變壓器6臺單相變壓器在局部放電試驗中高壓側(cè)和中壓側(cè)懸浮局部放電量超標(biāo)，對變壓器的安全運行和使用壽命造成隱患。本文以該問題為例，通過分析、研究和利用紫外成像檢測技術(shù)最終確定了放電的類型和位置，發(fā)現(xiàn)懸浮放電是由變壓器本身的設(shè)計缺陷所引起的，并就該問題提出了解決方案。

1 局部放電試驗的不可替代性

局部放電是指發(fā)生在電極之間但并未貫穿電極的放電，它是由于設(shè)備絕緣內(nèi)部存在弱點或生產(chǎn)過程中造成的缺陷，在高電場強度作用下發(fā)生重復(fù)擊穿和熄滅的現(xiàn)象。這種放電的能量是很小的，所以它的短時存在并不影響電氣設(shè)備的絕緣強度；但若電氣設(shè)備絕緣在運行電壓下不斷出現(xiàn)局部放電，這些微弱的放電將產(chǎn)生累積效應(yīng)會使絕緣的介電性能逐漸劣化并使局部缺陷擴大，最后導(dǎo)致整個絕緣擊穿。我國近年來110 kV以上的大型變壓器事故中50%是屬正常運行下發(fā)生匝間或段間短路，造成突發(fā)事故，原因都是局部放電所致。

局部放電試驗作為變壓器投運前的最后一項交接試驗,不僅能有效檢查出產(chǎn)品在設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、安裝以及運行中存在的問題，還能發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部絕緣的缺陷和隱患。因此，變壓器的局部放電試驗是保證變壓器的使用壽命和安全運行的重要手段之一，是大型變壓器必不可少的試驗項目。

2 現(xiàn)場局部放電試驗及結(jié)果

2.1 主變壓器技術(shù)規(guī)范

該500 kV變電站內(nèi)主變壓器狀況如下：1號、2號主變壓器共計6臺單相自耦無勵磁調(diào)壓變壓器。每臺單相變壓器的性能參數(shù)如下。

型 號： ODFS-334000/500。

額定容量：（334 000/334 000/100 000）kVA。

額定頻率：50Hz。

聯(lián)接組標(biāo)號： Ia0i0。

空載損耗： 73.35 kW。

2.2 試驗引用標(biāo)準(zhǔn)

GB 50150—2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》：附錄C 變壓器局部放電試驗方法。

GB/T7354—2003《局部放電測量》。

GB1094.3—2003《電力變壓器》：第3部分絕緣水平絕緣試驗和外絕緣空氣間隙。

《山西省電力公司電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗規(guī)程》（2006版）：對變壓器繞組連同套管進行長時間感應(yīng)電壓試驗帶局部放電試驗時，其局放量應(yīng)符合以下規(guī)定，交接時線端電壓為0.5Um/時，放電量一般不大于100 pC，自耦變壓器中壓繞組一般不大于200 pC。

2.3 現(xiàn)場局部放電試驗

試驗電壓的獲取是采用變頻電源通過中間試驗變壓器對被試變壓器的低壓側(cè)進行勵磁，在高壓端感應(yīng)出所需的電壓，試驗接線如圖1所示（以A相為例）。

圖1 局部放電試驗接線圖

試驗時，在不大于0.5Um/電壓下合閘，將試驗電壓升到1.1Um/，保持5min，然后電壓上升到1.5Um/，并持續(xù)5min，然后電壓再上升到1.7Um/，激發(fā)60 s后降至1.5Um/，持續(xù)60min，每5min記錄一次局部放電量，如圖2所示。

圖2 局部放電試驗加壓程序

2.4 試驗結(jié)果

如表1所示，該500 kV變電站1號、2號主變壓器的局部放電試驗結(jié)果基本相同。當(dāng)試驗電壓上升至0.6Um/時產(chǎn)生放電，其高壓側(cè)局部放電量＞8 000 pC，中壓側(cè)局部放電量＞500 pC，當(dāng)試驗電壓繼續(xù)上升時，高壓側(cè)和中壓側(cè)的局部放電幅值基本保持不變，局部放電次數(shù)相應(yīng)增加，局部放電的熄滅電壓仍為0.6Um/。表2為現(xiàn)場試驗的工況條件。

表1 局部放電試驗數(shù)據(jù)

表2 局部放電現(xiàn)場試驗工況條件

通過分析1號主變壓器A相變壓器的局部放電波形，高壓側(cè)和中壓側(cè)的波形相似，相位一致，幅值大小符合傳遞比，初步判斷為懸浮電位放電。

3 故障排查與分析

3.1 外部干擾排查

出現(xiàn)局部放電量過大的情況后，首先排查變壓器周邊的干擾，高壓側(cè)出線龍門架本體已接地，且導(dǎo)線上無電流。高壓側(cè)和中壓側(cè)均壓罩安裝連接良好，試驗所使用的升壓和檢測設(shè)備長期用于現(xiàn)場局部放電檢測，經(jīng)檢測放電量小于背景干擾水平，且電源電壓平穩(wěn)。對接地線和接地點再次檢查，試驗回路采用一點與該站接地網(wǎng)相連，試驗回路和各個連接部位接觸良好且高電位導(dǎo)體處無可放電的尖端，故可排除外部干擾。

對變壓器本體進行檢查，檢查本體鐵芯接地和外殼接地良好，末屏接地良好，套管電流互感器對地短接良好，擰開變壓器放氣閥無氣體排出。

3.2 故障點定位與分析

利用南非CoraCAM504紫外成像儀尋找放電位置，發(fā)現(xiàn)高壓、中壓套管法蘭處存在表面放電現(xiàn)象。檢查變壓器高壓側(cè)和中壓側(cè)套管時，發(fā)現(xiàn)該型號變壓器存在設(shè)計上的缺陷：其套管法蘭盤與升高座之間缺少連接線。變壓器套管法蘭盤與升高座之間只通過螺栓連接，由于螺栓表面存在油漆和其他雜質(zhì)，導(dǎo)致法蘭盤與升高座接觸不良，使得法蘭盤不能有效接地。當(dāng)變壓器運行或試驗時，法蘭盤存在懸浮電位，從而導(dǎo)致表面放電。

3.3 改進后的試驗結(jié)果

根據(jù)故障定位和分析，相應(yīng)地提出了改進措施：將套管法蘭與升高座之間利用銅絲臨時短接，并建議廠家改進該批次套管法蘭和升高座的設(shè)計，加裝軟連接線。重新進行局部放電試驗，放電量驟減至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，其結(jié)果和出廠報告相近，放電現(xiàn)象消失，試驗數(shù)據(jù)如表3所示。

表4 改進后的試驗現(xiàn)場工況條件

4 局部放電故障的危害

如果套管法蘭與升高座之間缺少短路連接線，當(dāng)變壓器投切時，套管法蘭處可能發(fā)生火花放電甚至產(chǎn)生電弧，會對連接螺栓和橡膠密封墊造成灼傷，破壞變壓器的密封性，從而影響變壓器油質(zhì)，導(dǎo)致變壓器油質(zhì)惡化、介損增大。

當(dāng)變壓器長期運行時，套管法蘭不斷出現(xiàn)表面放電，這些微弱的放電將產(chǎn)生累積效應(yīng)使得橡膠密封墊發(fā)生老化，同樣也會影響變壓器的密封性。

5 結(jié)論

500 kV變電站1號、2號主變壓器進行局部放電試驗后，發(fā)現(xiàn)其局部放電量超標(biāo)，通過排查干擾和使用紫外成像儀最終確定放電源為套管法蘭處的表面放電，發(fā)現(xiàn)造成該局放的原因是套管法蘭與升高座之間缺少短路連接線，并提出了改進措施，有效地排除了變壓器的故障隱患。

Discussion on Excessive Partial Discharge M agnitude Caused by Suspended Discharge of 500 kV M ain Transformer

JIN Tao，GUO Ruizhou，NIU Shu
（State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

Excessive partialdischargemagnitudewillseriously affect the safe operation and service life of the transformer.In view of excessive partial discharge which occurred at 6 single-phase transformers of No1.and No.2 main transformers of a 500 kV substation, analysiswasdone bymeansofultravioletimaging detection technology,and itwasconcluded thatexcessive partialdischargewas caused by flange surface dischargewhich was caused by non-effective connection between the transformerbushing flange and elevated seat.Specific solutionswere put forward correspondingly.Test results verified thatthe partialdischargemagnitude isup to standard aftermodification.

transformer；partialdischarge；high voltage bushing

TM407

A

1671-0320（2015）03-0012-03

2015-02-02，

2015-03-23

晉 濤（1978），男，山西太原人，2001年畢業(yè)于武漢大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，工程師，從事電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)檢測工作；

郭瑞宙（1987），男，山西晉中人，2013年畢業(yè)于華北電力大學(xué)高電壓技術(shù)專業(yè)，助理工程師，從事電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)檢測工作；

牛 曙（1988），男，山西太原人，2013年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電氣工程專業(yè)，助理工程師，從事電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)檢測工作。